De basis voor een betrouwbare en langdurige werking van elektronische apparatuur is een stabiele voedingsspanning. Hiervoor worden gestabiliseerde voedingen gebruikt. We kunnen zeggen dat het belangrijkste element dat het niveau van de uitgangsspanning van de voeding bepaalt, een halfgeleiderapparaat is - een zenerdiode. Het kan zowel de basis zijn van een lineaire stabilisator als een drempelelement in het feedbackcircuit van een schakelende voeding. In dit artikel zullen we de lezers van de site vertellen Elektricien zelf over het apparaat en het werkingsprincipe van de zenerdiode.
Inhoud:
- Wat het is
- Belangrijkste kenmerken
- Conventionele grafische aanduiding op de diagrammen
- Verbindingsdiagram
- Markering
Wat het is
De literatuur geeft de volgende definitie:
Zenerdiode of Zenerdiode is een apparaat dat is ontworpen om de spanning in elektrische circuits te stabiliseren. Werkt met omgekeerde bias in de afbraakmodus. Vóór het begin van de afbraak heeft het een hoge overgangsweerstand. De stromen die in dit geval vloeien zijn onbeduidend. Ze worden veel gebruikt in de elektronica en elektrotechniek.
In eenvoudige bewoordingen is de zenerdiode ontworpen om de spanning in elektronische circuits te stabiliseren. Het is opgenomen in het circuit in de tegenovergestelde richting. Wanneer de spanning de stabilisatiespanning overschrijdt, treedt een omkeerbare elektrische doorslag van de pn-overgang op. Zodra deze zakt naar de nominale waarde, stopt de doorslag en sluit de zenerdiode.
De onderstaande figuur is een grafisch diagram voor dummies om te begrijpen hoe de Zener-diode werkt.
De belangrijkste voordelen zijn lage kosten en kleine afmetingen. De industrie produceert apparaten met een stabilisatiespanning van 1,8 - 400 V in metalen, keramische of glazen behuizingen. Het hangt af van het vermogen waarvoor de zenerdiode is ontworpen en andere kenmerken.
Om de hoogspanningsspanning van 0,4 tot enkele tientallen kV te stabiliseren, worden glimontladingszenerdiodes gebruikt. Ze hebben een glazen behuizing en werden vóór de komst van halfgeleiderapparaten gebruikt in parametrische stabilisatoren.
Apparaten die hun weerstand veranderen afhankelijk van de aangelegde spanning hebben vergelijkbare eigenschappen - dit zijn: varistoren. Het verschil tussen een zenerdiode en een varistor is dat de laatste bidirectionele symmetrische eigenschappen heeft. Dit betekent dat het, in tegenstelling tot diodes, geen polariteit heeft. In het kort is de varistor ontworpen om te voorzien in: overspanningsbeveiliging: elektronische schakelingen.
Onderdrukkers worden gebruikt om de apparatuur te beschermen tegen spanningspieken. Het verschil tussen een zenerdiode en een suppressor is dat de eerste geleidelijk zijn interne weerstand verandert, afhankelijk van de aangelegde spanning. De tweede, wanneer een bepaalde spanningsdrempel is bereikt, wordt onmiddellijk geopend. Die. zijn interne weerstand neigt naar nul. Het belangrijkste doel van suppressors is om apparatuur te beschermen tegen stroompieken.
De onderstaande afbeelding toont een conventioneel grafische aanduiding (UGO volgens GOST) van een halfgeleider en zijn stroom-spanningskarakteristiek.
In de afbeelding geven de nummers sectie 1-2 aan. Het werkt en is ontworpen om de spanning in de circuits te stabiliseren. Als het apparaat in de voorwaartse richting is ingeschakeld, werkt het als een normale diode.
We raden aan om de volgende video te bekijken om het werkingsprincipe van de zenerdiode, de aanduiding van de elementen en hun toepassingsgebied in meer detail te bestuderen.
Belangrijkste kenmerken
Bij het ontwerpen van voedingen moet u het benodigde element correct kunnen berekenen en selecteren op basis van de waarden. Een verkeerd gekozen zenerdiode zal direct uitvallen of de spanning niet op het gewenste niveau houden.
De belangrijkste kenmerken zijn:
- spanning UCT. stabilisatie;
- nominale stabilisatiestroom IKunst.stromen door een zenerdiode;
- toegestane vermogensdissipatie;
- temperatuurcoëfficiënt van stabilisatie;
- dynamische weerstand.
Deze kenmerken worden bepaald door de fabrikant en worden vermeld in de referentieliteratuur.
Conventionele grafische aanduiding op de diagrammen
Alle apparaten hebben een grafische aanduiding. Dit is nodig om het elektrische circuit niet te vervuilen. De zenerdiode heeft zijn eigen grafische aanduiding, die is goedgekeurd door de interstatelijke standaard voor een enkele standaard voor ontwerpdocumentatie (ESKD).
De onderstaande afbeelding laat zien hoe het wordt aangegeven in het diagram volgens GOST 2.730-73, de zenerdiode wordt praktisch aangeduid als een diode, omdat het in wezen een van zijn varianten is.
Voor de juiste opname moet u onderscheiden waar de plus, waar de min. Kijkend naar de bovenstaande afbeelding, bevindt de plus (anode) zich aan de linkerkant en de min (kathode) aan de rechterkant. Volgens ESKD moeten de afmetingen van de UGO-diodes 5/5 mm zijn. Dit wordt geïllustreerd in onderstaande figuur.
Verbindingsdiagram
Overweeg de werking van een zenerdiode met behulp van het voorbeeld van een parametrische stabilisatorschakeling. Dit is een typische indeling. Hier zijn de formules voor het berekenen van de stabilisator.
Laten we zeggen dat er 15 volt is en dat de uitgang 9 V moet zijn. Volgens de spanningstabel in het naslagwerk selecteren we de Zenerdiode D810. Laten we de stroombegrenzende weerstand R1 berekenen volgens onderstaande figuur. Het toont de stroombegrenzende weerstand en het aansluitschema. De spanningsregelmodus is gemarkeerd op de stroom-spanningskarakteristiek 1.2.
Om ervoor te zorgen dat de halfgeleider niet faalt, moet rekening worden gehouden met de stabilisatiestroom en de belastingsstroom. Bepaal de stabilisatiestroom uit het naslagwerk.
Het is gelijk aan 5 mA. Onderstaande figuur toont een deel van het naslagwerk.
We nemen aan dat de belastingsstroom 100 mA is:
R1 = (Uin-UNS) / (LN+ ikCt) = (15-9) / (0,1 + 0,005) = 57,14 ohm.
Als je een krachtige stabilisator nodig hebt, is het de moeite waard om een circuit te assembleren van een zenerdiode en een transistor.
Als het nodig is om een stabilisator te maken voor een kleine spanning van 0,2-1 V, wordt hiervoor een stabilisator gebruikt. Het is een soort zenerdiode, maar hij werkt in de voorwaartse tak van de I - V-karakteristiek en gaat aan in de voorwaartse richting, wat zijn unieke eigenschap is.
Op dezelfde manier kunt u een voeding maken, waarbij de stabilisator is gemaakt van diodes. Net als de stabilisator worden ze in voorwaartse richting ingeschakeld. De vereiste spanning wordt verkregen door gelijkspanningsdalingen over de diode, voor siliciumdiodes ligt deze in het bereik van 0,5-0,7V. Bij afwezigheid van diodes kunt u een zenerdiode samenstellen uit een transistor.
De onderstaande figuur toont een transistorschakeling.
De industrie produceert ook gecontroleerde zenerdiodes. Of, meer precies, dit is een microschakeling - TL431. Dit is een universele microschakeling waarmee u de spanning in het bereik van 2,5 tot 36 volt kunt regelen.
De aanpassing wordt uitgevoerd door een weerstandsdeler te selecteren. Het onderstaande schema toont een 5 volt regelaar. De verdeler is gemonteerd op weerstanden met een nominale waarde van 2,2 K.
De specialist moet weten hoe hij de werking van de zenerdiode met een multimeter kan controleren. We merken meteen op dat alleen een unidirectioneel element kan worden gecontroleerd; verdubbelde (bidirectionele) elementen zijn niet onderworpen aan een dergelijke controle. Als de zenerdiode goed werkt, zal de tester, wanneer hij in één richting "draait", een open circuit vertonen en in de tweede de minimale weerstand. De defecte belt in beide richtingen.
Markering
Afhankelijk van het vermogen van de diode zijn ze verkrijgbaar in verschillende verpakkingen. Op metalen behuizingen met een hoog vermogen wordt de letteraanduiding van het type apparaat aangegeven.
De onderstaande foto's tonen apparaten die in de Sovjet-Unie zijn gemaakt en hoe ze eruit zagen.
Tegenwoordig worden laagvermogendiodes geproduceerd in vitrines. De markering van geïmporteerde apparaten is kleurgecodeerd. Het lichaam is gemarkeerd met strepen of gekleurde ringen.
De onderstaande afbeelding toont de markering van SMD-diodes.
Huishouddiodes in vitrines zijn gemarkeerd met strepen of ringen. U kunt het type en de parameters bepalen met behulp van elk naslagwerk van elektronische componenten. De groene balk geeft bijvoorbeeld de KS139A-zenerdiode aan en de blauwe balk (of ring) geeft de KS133A aan.
Op krachtige apparaten in metalen behuizingen wordt een letteraanduiding aangegeven, bijvoorbeeld D816, zoals weergegeven in de bovenstaande foto. Dit is nodig om te weten hoe je een analoog moet kiezen.
Dus hebben we onderzocht wat zenerdiodes zijn, hoe ze werken en waarvoor ze dienen. Als je vragen hebt, stel ze dan in de reacties onder het artikel!
Gerelateerde materialen:
- Wat is een transistortester?
- Hoe een weerstand werkt
- Hoe radiocomponenten van borden te solderen
